JPWO2017149593A1 - 回転電機及び回転電機の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】回転電機1は、フレーム4と、フレーム4の内周面に固定され、周方向に配置された複数の分割鉄心20を備えた固定子鉄心5と、分割鉄心20の外周面における周方向の中心位置に軸方向に設けられた溝30と、溝30の底部31に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第1突出部32と、を有する。
Description
図1及び図2を用いて、本実施形態に係る回転電機1の全体構成の一例について説明する。図1は回転電機1の全体構成の一例を表す軸方向断面図である。図2は回転電機1の全体構成の一例を表す横断面図であり、図1のII−II断面における横断面を示す。
図3及び図4を用いて、分割鉄心20の溝30の断面形状(軸方向に直交する断面形状)の一例について説明する。なお、図3ではボビン6及び樹脂17等の図示を省略している(後述の図5、図10も同様)。
図5及び図6A〜図6Dを用いて、溝30による分割鉄心20の圧縮応力の緩和作用の一例について説明する。なお、図5のハッチングで示す領域は、圧縮応力が比較的高い領域(所定の値より高い領域)を示している。
通常、回転電機1では、フレーム4の内径や肉厚のばらつき、分割鉄心20の外径のばらつき等に起因して、フレーム4から固定子鉄心5の外周面に作用する圧縮力Frにはばらつきが生じる。この圧縮力Frのばらつきは、分割鉄心20に不均等な圧縮応力やひずみ等を生じさせ、鉄損の増加の一因となる。
図6Bに点線で示すように、溝30に各方向から作用する圧縮応力のうち、特に接触面24,26のフレーム4側の角部20aの方向からの圧縮応力Faに対しては、2つの第2突出部34及び2つの側面33が、第1切欠き部35を支点として溝30の内側にたわむことで、圧縮応力Faを効果的に吸収する。この際、第1突出部32と2つの側面33との間に設けられた2つの第1切欠き部35は、第1突出部32に対して側面33をたわませるばねとして作用する。これにより、圧縮応力Faによる第2突出部34及び側面33のたわみが助長され、圧縮応力Faを緩和する効果が高められる。
図6Cに点線で示すように、溝30に各方向から作用する圧縮応力のうち、特に接触面24,26のスロット9側の角部20bの方向からの圧縮応力Fbに対しては、上記圧縮応力Faと同様に、2つの第2突出部34及び2つの側面33が、第1切欠き部35を支点として溝30の内側にたわむことで、圧縮応力Fbを効果的に吸収する。この際、上述したように、側面33の法線nが接触面24,26のスロット側端部近傍を通るように設定されており、2つの側面33の向きが圧縮応力Fbに対して略直角となるので、側面33による圧縮応力Fbの吸収効果が特に高められる。
図6Dに点線で示すように、溝30に各方向から作用する圧縮応力のうち、特にヨーク部21とティース部22の間の隅部20cの方向からの圧縮応力Fcに対しては、2つの側面33が圧縮応力Fc受けて溝30の内側にたわむとともに、第1突出部32が圧縮応力Fcを受けて径方向外側に移動するようにたわむことで、圧縮応力Fcを効果的に吸収する。この際、第2切欠き部36が第2突出部34に対し側面33を内側にたわませるばねとして作用すると共に、第1切欠き部35が第1突出部32と側面33との間の角度を変動させて第1突出部32を外側にたわませるばねとして作用する。これにより、圧縮応力Fcによる2つの側面33のたわみ及び第1突出部32のたわみが助長され、圧縮応力Fcの吸収効果が高められる。
本実施形態の回転電機1は、概略次のようにして組み立てられる。各分割鉄心20は、ティース部22にボビン6及び巻線7が装着された後、周方向に接続するように配置されて固定子鉄心5が形成される。そして、当該固定子鉄心5がフレーム4の内側に圧入又は焼きばめ等により固定される。その後、固定子鉄心5と固定子鉄心5に装着された複数の巻線7等とが樹脂部17で一体化される。このようにして、固定子2が組み立てられる。
以上説明した本実施形態による効果を説明する前に、比較例の溝形状及び課題の一例について説明する。
本実施形態によれば、上記比較例1及び比較例2の課題点を解決できる。すなわち、本実施形態では、溝30の底部31に径方向の外側に向けて突出した第1突出部32が設けられている。この第1突出部32は、溝30が周方向両側から圧縮応力Fa,Fb,Fc等を受けた場合に突っ張るように作用し、上記比較例2のように底部31に局部的な応力集中が発生するのを抑制できる。その一方で、底部31に第1突出部32が設けられる結果、当該第1突出部32と側面33との間に凹部(第1切欠き部35)が形成されることとなり、その凹部による溝30のたわみにより、上記比較例1に比べて圧縮応力Fb,Fc等に対する吸収効果を高めることが可能である。以上により、溝30全体において分割鉄心20に生じる圧縮応力を緩和しつつ、局部的な応力集中が発生するのを抑制することができる。その結果、ヨーク部21を通る磁束への影響を低減できると共に、積層方向端部近傍の鋼板の剥離を防止できる。
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
4 フレーム
5 固定子鉄心
20 分割鉄心
20b 角部(内側端部)
24 接触面
26 接触面
30 溝
31 底部
32 第1突出部
33 側面
34 第2突出部
35 第1切欠き部
36 第2切欠き部
n 法線
R1 曲率半径
R2 曲率半径
t 板厚
Claims (8)
- フレームと、
前記フレームの内周面に固定され、周方向に配置された複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、
前記分割鉄心の外周面における前記周方向の中心位置に軸方向に設けられた溝と、
前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第1突出部と、
を有することを特徴とする回転電機。 - 前記溝は、
前記径方向の内側に向けて前記周方向の溝幅が減少するように、前記周方向に対向して設けられた2つの側面を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 - 前記溝は、
前記フレームの前記内周面に接触し、前記2つの側面の各々における前記径方向の外側端部から互いに近づく方向に突出して設けられた、2つの第2突出部を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機。 - 前記溝は、
前記第1突出部と前記2つの側面との間にそれぞれ設けられた、2つの鋭角状の第1切欠き部を有する
ことを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 - 前記溝は、
前記2つの側面と前記2つの第2突出部との間にそれぞれ設けられた、2つの鋭角状の第2切欠き部を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の回転電機。 - 前記分割鉄心は、
複数の鋼板が積層されて構成されており、
前記第1切欠き部及び前記第2切欠き部は、
前記軸方向に直交する前記断面形状が、円弧状に面取りされた形状であり、
前記第1切欠き部の曲率半径は、前記鋼板の板厚よりも小さく、
前記第2切欠き部の曲率半径は、前記鋼板の板厚よりも大きい
ことを特徴とする請求項5に記載の回転電機。 - 前記分割鉄心は、
前記周方向における両側の端部に、隣接する前記分割鉄心と接触する接触面をそれぞれ有しており、
前記側面は、
当該側面に直交する法線が前記接触面における前記径方向の内側端部近傍を通るように設けられている
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の回転電機。 - 複数の分割鉄心を備えた固定子鉄心と、
前記分割鉄心の外周面に軸方向に設けられた溝と、
前記溝の底部に設けられた、径方向の外側に向けて突出した第1突出部と、を有する回転電機の製造方法であって、
前記複数の分割鉄心を前記周方向に接続するように配置して前記固定子鉄心を形成することと、
前記固定子鉄心の外側にフレームを焼きばめにより固定することと、
を有することを特徴とする回転電機の製造方法。
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